مکانیسم های مقاومت

مکانیسم های ژنتیکی متعددی وجود دارد که از طریق آنها مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتری ها ایجاد می شود. این مکانیسم‌ها باعث ایجاد مقاومت می‌شوند، زیرا منجر به تغییرات بیوشیمیایی می‌شوند که ویژگی‌های خاصی از سلول باکتری را تغییر می‌دهد که به طور معمول سلول را به آنتی‌بیوتیک حساس می‌کند. نمونه هایی از تغییرات بیوشیمیایی که منجر به مقاومت می شوند عبارتند از تولید آنزیم هایی که دارو را غیرفعال می کنند. تغییر پروتئین، آنزیم یا گیرنده هدف دارو؛ فعال سازی پمپ های خروج دارو که به طور عمدی دارو را از سلول خارج می کند. و تغییر پروتئین های دیواره سلولی که جذب دارو را مهار می کند.

دو نوع مکانیسم ژنتیکی مهم وجود دارد که می تواند منجر به مقاومت آنتی بیوتیکی شود: جهش و کسب مواد ژنتیکی جدید. در مورد جهش، سرعت ایجاد مقاومت را می توان به سرعت جهش باکتری ها نسبت داد. جهش یک تغییر دائمی در ماده ژنتیکی یک موجود زنده است. جهش به طور طبیعی هنگام تقسیم سلول ها اتفاق می افتد. باکتری ها به ویژه در معرض جهش هستند زیرا ژنوم آنها از یک کروموزوم منفرد تشکیل شده است و به دلیل اینکه سرعت تکثیر بالایی دارند. هرچه یک سلول تحت تکثیر بیشتری قرار گیرد، احتمال جهش آن بیشتر می شود. دستیابی به مواد ژنتیکی جدید نیز یک فرآیند طبیعی در باکتری است. به نظر می رسد این فرآیند رایج ترین مکانیسمی باشد که در آن مقاومت ایجاد می شود. این امر با این واقعیت که باکتری ها موجودات پروکاریوتی هستند (به این معنی که هسته ای برای محافظت از ژنوم ندارند) و وجود قطعات کوچک DNA به نام پلاسمیدها که در یک سلول باکتری جدا از کروموزوم وجود دارد تسهیل می شود. بنابراین، ماده ژنتیکی باکتری به صورت آزاد در سلول شناور است و آن را برای انتقال ژن (حرکت بخشی از ماده ژنتیکی از یک سلول باکتری به سلول دیگر) باز می کند که اغلب شامل انتقال پلاسمیدها می شود.

در طبیعت مکانیسم های اصلی انتقال ژن باکتریایی هستند من تبدیل می کنم و صرف. انتقال زمانی اتفاق می افتد که باکتریایی باشد vآیروس به نام a باکتریوفاژاز یک سلول باکتری آزاد می شود و بخشی از ژنوم آن باکتری را با خود حمل می کند و سپس سلول دیگر را آلوده می کند. هنگامی که باکتریوفاژ محتوای ژنتیکی خود را وارد ژنوم باکتری بعدی می کند، DNA باکتری قبلی نیز در ژنوم گنجانده می شود. کونژوگه زمانی اتفاق می افتد که دو باکتری با یکدیگر تماس فیزیکی پیدا کنند و الف پلاسمیدگاهی اوقات حامل بخشی از DNA کروموزومی، از سلول دهنده به سلول گیرنده منتقل می شود. پلاسمیدها اغلب حامل ژن هایی هستند که آنزیم هایی را کد می کنند که قادر به غیرفعال کردن آنتی بیوتیک های خاص هستند. منبع اصلی ژن های این آنزیم ها با قطعیت مشخص نیست. عناصر ژنتیکی متحرک به نام ترانسپوزون ها (ژن های “پرشی”) ممکن است در پیدایش آنها نقش داشته باشند و ممکن است تسهیل کند انتقال آنها به انواع دیگر باکتری ها. از آنجایی که بسیاری از پلاسمیدهای حامل ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی می توانند بین گونه های مختلف باکتری منتقل شوند، مقاومت گسترده به یک آنتی بیوتیک خاص می تواند به سرعت ایجاد شود.

انتقال پلاسمید در طول کونژوگه با تولید انواع مختلفی از باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک مرتبط است. به عنوان مثال، تصور می شود که ترکیب پلاسمید حامل ژن مقاومت به متی سیلین (آنتی بیوتیک مشتق شده از پنی سیلین) منجر به تولید MRSA شده است. پنی سیلین و متی سیلین با تضعیف دیواره سلولی باکتری عمل می کنند. هنگامی که دیواره در معرض خطر قرار می گیرد، گرادیان اسمزی بین سیتوپلاسم سلول باکتری و محیط آن، سلول را مجبور به لیز (پارگی) می کند. در MRSA، ژنی که از طریق کونژوگه به ​​دست می‌آید، پروتئینی را رمزگذاری می‌کند که قادر به مهار اتصال متی سیلین است و از اتصال دارو به پروتئین هدف و تخریب آن در دیواره سلولی باکتری جلوگیری می‌کند. مثال دیگر پلاسمید حامل ژنی است که آنزیم بتالاکتاماز را کد می کند. بتالاکتاماز ساختار مولکول پنی سیلین را تغییر می دهد و آن را غیرفعال می کند.

انتقال و کونژوگاسیون منجر به فرآیندی به نام نوترکیب می شود. ژنوم های باکتریایی جدید که با نوترکیبی ژنتیکی تولید می شوند، نوترکیب نامیده می شوند. آنتی بیوتیک ها نوترکیب ایجاد نمی کنند – نوترکیب های مقاوم به آنتی بیوتیک به طور طبیعی از طریق رویدادهای طبیعی انتقال ژن وجود دارند. با این حال، آنتی بیوتیک ها و به ویژه استفاده نادرست از این داروها، فشار انتخابی بر کلنی های باکتری ایجاد می کند که به موجب آن حساس ترین موجودات به سرعت از بین می روند و مقاوم ترین موجودات زنده می توانند زنده بمانند و تولید مثل کنند.